Omgevingsaerosolen - die kleine mengsels van vloeistoffen en vaste stoffen die in de lucht zijn gesuspendeerd - spelen een belangrijke rol in het klimaat op aarde, zozeer zelfs dat wetenschappers naar afgelegen locaties gaan om ze beter te begrijpen.

De atmosfeer van de aarde is een ingewikkeld systeem. Het is onmogelijk om elk aspect ervan altijd en overal te meten. Modellen kunnen de atmosfeer op grote schaal beschrijven, maar ze vertrouwen op een goed begrip van de processen die in de atmosfeer plaatsvinden. Laboratoriumexperimenten en veldwaarnemingen kunnen informatie over die processen opleveren. Omgevingsaerosolen zijn een complex ingrediënt van de atmosfeer dat bijzonder uitdagend is voor modellen. Ze hebben significante effecten, waaronder hun vermogen om het licht dat de atmosfeer van de aarde binnenkomt direct te absorberen of te reflecteren. Om observaties te matchen, modelbouwers moeten weten hoe en wanneer de chemische componenten van de aerosolen het systeem binnenkomen en verlaten.

Een ontbrekend stukje van de puzzel is wat er gebeurt met de organische stoffen, die goed zijn voor ongeveer de helft van de massa van aerosolen, in de afgelegen vrije troposfeer. De vrije troposfeer is het normaal gesproken niet-turbulente gebied van de atmosfeer boven het gebied dat direct wordt beïnvloed door het aardoppervlak. Wetenschappers rapporteerden op de American Geophysical Union Fall Meeting 2017 in New Orleans dat de levensduur van organische aerosolen in deze regio in de orde van 10 dagen is, veel korter dan wetenschappers eerder dachten. In het nieuwe onderzoek wetenschappers gebruikten nieuwe methoden om deze schattingen te maken op basis van gegevens die zijn verzameld tijdens vluchten in de eerste twee Atmospheric Tomography Mission (ATom) -campagnes.

Uitzoeken hoe lang aerosols blijven hangen, is absoluut noodzakelijk om de variabelen in modellen in evenwicht te brengen, volgens Charles Brock, een natuurkundige met NOAA die aan een apart Atom-project werkte. "De implicaties daarvan zijn zeer groot voor de klimaatverandering, omdat deze deeltjes invloed hebben op wolken en het stralingsbudget van de aarde, ' zei Brok.

Gemiddeld, organische aerosolen leven 6 dagen in de atmosfeer, maar die waarde geldt meer voor de goed bestudeerde regio's boven of dichtbij de continenten, volgens Pedro Campuzano Jost, een atmosferische chemicus bij het Coöperatief Instituut voor Onderzoek in Milieuwetenschappen in Boulder, Colorado, die het nieuwe onderzoek presenteerde. Voor de afgelegen oceanische gebieden die in Atom zijn bestudeerd, modelbouwers gingen ervan uit dat aerosolen de atmosfeer verlieten door te worden weggespoeld door neerslag of op de grond te vallen en dat het een nog langzamer proces was in de niet-turbulente vrije troposfeer. Dus hun huidige modellen overschatten een levensduur van ongeveer 40 dagen.

Atom gebruikt een NASA DC-8-vliegtuig uitgerust met instrumenten die de atmosfeer boven de Stille en Atlantische Oceaan bemonsteren om te leren hoe door de mens geproduceerde luchtvervuiling de chemie van de atmosfeer transformeert, vooral in afgelegen gebieden waar metingen ontbreken. In het nieuwe onderzoek Jost en zijn co-auteurs gebruikten de instrumenten van het vliegtuig om de chemische samenstelling van aerosolen boven de twee oceanen te bepalen. Atom leverde hen snapshots van de atmosferische chemie in de zomer van 2016 en de winter van 2017. Elke campagne bestond uit 11 vluchten over een periode van 23 dagen. Het vliegtuig vloog op en neer vanaf ongeveer 180 meter (590 voet) van het oceaanoppervlak tot een hoogte van 12 kilometer (7,5 mijl) om de chemische en fysieke kenmerken van de gassen en aerosolen in de luchtmonsters over een continu bereik van hoogten vast te leggen .

De onderzoekers gebruikten deze metingen om te bepalen hoe oud de luchtmassa's waren die door het vliegtuig werden bemonsterd - of hoe lang de aerosolen in de atmosfeer waren. Met een fotochemische klok bepaalden ze de ouderdom van de organische aerosolen. Omdat niet-methaan koolwaterstoffen alomtegenwoordig zijn in de troposfeer, ze kunnen dienen als indicatoren voor de verouderende fotochemische processen. Eerdere studies hebben aangetoond dat de concentratieverhouding van twee verschillende koolwaterstoffen het nuttigst is, omdat het niet zo gevoelig is voor verdunning als de concentraties alleen. De klok op basis van de ethaan/propaanverhouding was het meest geschikt voor het tijdsbestek dat in deze studie werd beschouwd, legde Joost uit.

Met deze klok de onderzoekers schatten een levensduur van organische aerosolen in de afgelegen vrije troposfeer van 8-12 dagen. Jost kent het exacte mechanisme voor deze kortere levensduur nog niet, maar toekomstige modelsimulaties kunnen hem een ​​idee geven. De mogelijkheden, hij zei, omvatten directe afbraak van de organische aerosolen door zonlicht of afbraak van het organische materiaal door sporenradicalen die worden geproduceerd door zonlicht.

"We weten dat er een grote onzekerheid is in de stralingsimpact van aerosolen, zowel directe als indirecte effecten, " zei Megan Willis, een chemicus aan de Universiteit van Toronto die niet betrokken was bij het nieuwe onderzoek. "Een van de belangrijkste grootheden die we nodig hebben om die foutbalken te sluiten en aerosolmodellen te reproduceren, is hoe efficiënt het wordt verwijderd of wat de tijdschaal is waarop het wordt verwijderd." Willis zei dat ze verheugd was om de metingen op de poster te zien, omdat ze de huidige modellen kunnen verbeteren.

Jost is van plan om in het najaar van 2017 verzamelde Atom-gegevens en in het voorjaar van 2018 te verzamelen gegevens op te nemen. Het toevoegen van de komende gegevens zal de bevindingen robuuster maken, hij zei.

Dit verhaal is opnieuw gepubliceerd met dank aan AGU Blogs (http://blogs.agu.org), een gemeenschap van blogs over aarde en ruimtewetenschap, georganiseerd door de American Geophysical Union. Lees hier het originele verhaal.